模拟数字转换器、固态成像元件和模拟数字转换器的控制方法技术

本发明专利技术提高了设置有电容器的模拟数字转换器的可靠性。差分放大电路放大输入的模拟信号和随着时间的流逝而变化的斜坡信号之间的差，并且将其作为差分信号输出。放大元件放大所述差分信号并且将其作为放大信号输出。时钟单元基于所述放大信号电平测量所述模拟信号电平基本上与斜坡信号电平相匹配的转换时段的长度，并且将其作为从所述模拟信号转换的数字信号输出。电容器的一端连接到所述放大元件的输入端子和预定连接端子中的一个。在所述转换时段期间，开关将所述电容器的另一端连接到所述输入端子和所述预定连接端子中的另一个，并且在所述转换时段之外，将所述电容器的另一端与所述输入端子和所述预定连接端子中的另一个上分开。

Control methods of analog-to-digital converter, solid-state imaging element and analog-to-digital converter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模拟数字转换器、固态成像元件和模拟数字转换器的控制方法
本技术涉及一种模拟数字转换器、固态成像元件和模拟数字转换器的控制方法。具体地，本技术涉及一种通过比较器和计数器进行转换的模拟数字转换器、固态成像元件和模拟数字转换器的控制方法。
技术介绍
通常，在诸如固态成像元件和测距传感器等各种电路中，模拟数字转换器(ADC)用于将模拟信号转换成数字信号。特别地，在固态成像元件中，由于电路规模较小，常常使用被称为倾斜型的ADC。倾斜的ADC设置有将待转换的模拟信号与斜坡信号进行比较的比较器和在比较器的输出处于预定电平的转换时段内执行计数的计数器。为了提高倾斜型的特性，提出了一种ADC，其中放大晶体管和电容器并联连接到其上的放大电路设置在比较器中(例如，参照专利文献1)。通过并联连接电容器和放大晶体管，可以使得当从输入侧看时的放大电路的电容比电容器的电容大。此效应被称为镜像效应。引用列表专利文献专利文献1：日本专利申请公开第2010-93641号
技术实现思路
专利技术要解决的问题在上面描述的常规技术中，当从输入侧看时的电容由于镜像效应增大了，使得可以通过具有小电容的电容器降低在转换时段内ADC中产生的噪声。然而，在操作多个ADC的情况下，在转换时段之外的时段内某一ADC中产生的噪声有可能通过电源系统或接地系统传播到另一个ADC中。此外，ADC操作时间越长，电容器充电/放电时间越长，并且电容器的故障概率越高。如此，存在由于噪声或电容器故障而降低ADC的可靠性的问题。r>鉴于这种情况，实现了本技术，并且其目的是提高设置有电容器的模拟数字转换器的可靠性。问题的解决方案为了解决上面描述的问题实现了本技术，并且其第一方面是模拟数字转换器及其控制方法，所述模拟数字转换器包括：差分放大电路，其配置成放大输入的模拟信号和随着时间变化的斜坡信号之间的差以作为差分信号输出；放大元件，其配置成放大所述差分信号以作为放大信号输出；时间测量单元，其配置成基于所述放大信号的电平来测量直到所述模拟信号的电平基本上与所述斜坡信号的电平一致为止的转换时段的长度以作为通过转换所述模拟信号获得的数字信号输出；电容器，其一端连接到所述放大元件的输入端子和预定连接端子中的一个；和开关，其配置成在所述转换时段内将所述电容器的另一端连接到所述输入端子和所述预定连接端子中的另一个，并且在所述转换时段之外的时段内将所述另一端与所述另一个断开。这产生了在转换时段之外的时段内电容器断开的效果。此外，在第一方面中，所述预定连接端子可以是所述放大端子的输出端子。这产生了电容器与放大端子的输入端子或输出端子断开的效果。此外，在第一方面中，所述预定连接端子可以是电源电位的端子。这产生了电容器与放大元件的输出端子或电源电位的端子断开的效果。此外，在第一方面中，所述预定连接端子可以是比电源电位低的预定基准电位的端子。这产生了电容器与放大元件的输出端子或基准电位的端子断开的效果。此外，在第一方面中，所述一端可以连接到所述输入端子，并且在所述放大信号的电平是所述预定电平的情况下，所述开关可以将所述另一端连接到所述预定连接端子。这产生了电容器的另一端与连接端子断开的效果。此外，在第一方面中，所述一端可以连接到所述预定连接端子，并且在所述放大信号的电平是所述预定电平的情况下，所述开关可以将所述另一端连接到所述输入端子。这产生了电容器的另一端与放大元件的输入端子断开的效果。此外，在第一方面中，所述电容器可以是MOS电容器。这产生了在转换时段之外的时段内MOS电容器断开的效果。此外，在第一方面中，所述差分放大电路可以包括输出与所述差相对应的信号的一对N型MOS晶体管。这产生了通过其中一对N型MOS晶体管接收信号的差分放大电路输出差分信号的效果。此外，在第一方面中，所述差分放大电路可以包括输出与所述差相对应的信号的一对P型MOS晶体管。这产生了通过其中一对P型MOS晶体管接收信号的差分放大电路输出差分信号的效果。此外，本技术的第二方面是固态成像元件，所述固态成像元件包括模拟数字转换器和其中排列有配置成生成所述模拟信号以输入到所述模拟数字转换器中的像素的像素阵列单元，所述模拟数字转换器包括：差分放大电路，其配置成放大输入的模拟信号和随着时间变化的斜坡信号之间的差以作为差分信号输出；放大元件，其配置成放大所述差分信号以作为放大信号输出；时间测量单元，其配置成基于所述放大信号的电平来测量直到所述模拟信号的电平基本上与所述斜坡信号的电平一致为止的转换时段的长度以作为通过转换所述模拟信号获得的数字信号输出；电容器，其一端连接到所述放大元件的输入端子和预定连接端子中的一个；和开关，其配置成在所述转换时段内将所述电容器的另一端连接到所述输入端子和所述预定连接端子中的另一个，并且在所述转换时段之外的时段内将所述另一端与所述另一个断开。这产生了在转换时段内将来自像素阵列单元的模拟信号转换成数字信号，并且在转换时段之外的时段内电容器断开的效果。此外，在第二方面中，在固态成像元件中，所述像素阵列单元可以布置在第一半导体芯片上，并且所述模拟数字转换器布置在层叠在所述第一基板上的第二半导体芯片上。这产生了在布置在层叠的第一和第二半导体芯片上的电路中电容器断开的效果。专利技术的效果根据本技术，在通过电容器降低噪声的模拟数字转换器中，可以实现可以提高可靠性的有益效果。需要注意的是，所述效果不一定限于这里描述的效果，并且可以包括本公开中描述的任何效果。附图说明图1是示出了本技术的第一实施方案中的成像装置的配置示例的框图。图2是示出了本技术的第一实施方案中的固态成像元件的配置示例的框图。图3是示出了本技术的第一实施方案中的像素的配置示例的电路图。图4是示出了本技术的第一实施方案中的列信号处理单元的配置示例的框图。图5是示出了本技术的第一实施方案中的比较器的配置示例的电路图。图6是本技术的第一实施方案中的比较器和放大电路的简化图。图7是用于说明本技术的第一实施方案中的比较器的操作的图。图8是示出了本技术的第一实施方案中的ADC的操作示例的时序图。图9是示出了本技术的第一实施方案中电容器的两端之间的电位差和比较器的输出中的波动的示例的曲线图。图10是本技术的第一实施方案中的图像数据的示例。图11是示出了本技术的第一实施方案中噪声量相对于信号量的示例的曲线图。图12是示出了本技术的第一实施方案中的固态成像元件的操作示例的流程图。图13是示出了本技术的第一实施方案中列信号处理的示例的流程图。图14是示出了本技术的第一实施方案的第一变形例中的放大电路的配置示例的电路图。图15是示出了本技术的第一实施方案的第二变形例中的放大电路的配置示例的电路图。图16是示出了本技术的第一实施方案的第三变形例中的放大电路的配置示例的电路图。图17是示出了本技术的第一实施方案的第四变形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟数字转换器，包括：/n差分放大电路，其配置成放大输入的模拟信号和随着时间变化的斜坡信号之间的差以作为差分信号输出；/n放大元件，其配置成放大所述差分信号以作为放大信号输出；/n时间测量单元，其配置成基于所述放大信号的电平来测量直到所述模拟信号的电平基本上与所述斜坡信号的电平一致为止的转换时段的长度以作为通过转换所述模拟信号获得的数字信号输出；/n电容器，其一端连接到所述放大元件的输入端子和预定连接端子中的一个；和/n开关，其配置成在所述转换时段内将所述电容器的另一端连接到所述输入端子和所述预定连接端子中的另一个，并且在所述转换时段之外的时段内将所述另一端与所述另一个断开。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170720 JP 2017-1405741.一种模拟数字转换器，包括：
差分放大电路，其配置成放大输入的模拟信号和随着时间变化的斜坡信号之间的差以作为差分信号输出；
放大元件，其配置成放大所述差分信号以作为放大信号输出；
时间测量单元，其配置成基于所述放大信号的电平来测量直到所述模拟信号的电平基本上与所述斜坡信号的电平一致为止的转换时段的长度以作为通过转换所述模拟信号获得的数字信号输出；
电容器，其一端连接到所述放大元件的输入端子和预定连接端子中的一个；和
开关，其配置成在所述转换时段内将所述电容器的另一端连接到所述输入端子和所述预定连接端子中的另一个，并且在所述转换时段之外的时段内将所述另一端与所述另一个断开。


2.根据权利要求1所述的模拟数字转换器，
其中所述预定连接端子是所述放大端子的输出端子。


3.根据权利要求1所述的模拟数字转换器，
其中所述预定连接端子是电源电位的端子。


4.根据权利要求1所述的模拟数字转换器，
其中所述预定连接端子是比电源电位低的预定基准电位的端子。


5.根据权利要求1所述的模拟数字转换器，
其中所述一端连接到所述输入端子，并且
在所述放大信号的电平是所述预定电平的情况下，所述开关将所述另一端连接到所述预定连接端子。


6.根据权利要求1所述的模拟数字转换器，
其中所述一端连接到所述预定连接端子，并且
在所述放大信号的电平是所述预定电平的情况下，所述开关将所述另一端连接到所述输入端子。


7.根据权利要求1所述的模拟数字转换器，
其中所述电容器是MOS电容器。


8.根据权利要求1所述的模拟数字转换器，
其中所述差分放大电路包括输出与所述差相对应的信号的一对N型...

【专利技术属性】
技术研发人员：名川嘉人，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP